这篇文档属于类型a，即报告了一项原创研究的学术论文。以下是该研究的详细报告：
作者与机构
本文的主要作者是Tawnya Cary和Janet Branchaw，分别来自威斯康星大学麦迪逊分校的科学教育与社区参与研究所（Wisconsin Institute for Science Education and Community Engagement）和运动机能学系（Department of Kinesiology）。该研究发表在2017年夏季的《CBE—Life Sciences Education》期刊上，文章编号为16:ar24。
学术背景
该研究的学术背景是生物学本科教育的改革。2011年发布的《Vision and Change in Undergraduate Biology Education: Call to Action Report》报告呼吁全美范围内的生物学本科课程改革，以帮助学生掌握跨学科的核心概念和核心能力。然而，该报告并未提供详细的框架来指导学习目标、教学材料和评估工具的开发。因此，本文旨在填补这一空白，提出了一个详细的“Vision and Change”核心概念框架（Conceptual Elements, CE框架），帮助教育者和院系设计和评估生物学课程的改革。
研究流程
研究分为三个主要阶段：
1. 初步框架的构建
研究人员首先分析了现有的生物学教育资源，包括《Biocore Guide》和其他概念清单，结合生物学专家的反馈，初步构建了一个包含33个概念元素的框架。每个核心概念（如能量与物质的转化、信息流动、结构与功能等）都被分解为多个具体的概念元素，以帮助理解其复杂性。
本地审查与实地测试
研究人员邀请了14位来自不同生物学子领域的本地专家对初步框架进行审查，并通过在线调查、一对一会议和小组讨论收集反馈。同时，研究人员在两个生物学教育研究项目中进行了实地测试，使用CE框架评估学生对核心概念的理解。测试结果显示，尽管部分学生的回答无法被框架编码，但这些回答主要是由于学生的误解或不准确的概念，而非框架本身的缺陷。
全国审查
研究人员邀请了48位来自全美的生物学专家对修订后的框架进行审查。审查结果显示，超过92%的专家认为框架已具备科学准确性和完整性，可以供生物学界使用。最终，框架中的概念元素从33个减少到31个，并根据专家的建议对语言进行了进一步优化。
主要结果
1. 初步框架的构建
研究人员成功构建了一个包含33个概念元素的框架，每个核心概念都被分解为多个具体的元素。例如，能量与物质的转化（PTEM）被分解为9个元素，信息流动（IFES）被分解为6个元素。
本地审查与实地测试
本地专家的反馈显示，框架的完整性和科学准确性得到了广泛认可。实地测试进一步验证了框架的实用性，表明它可以有效地评估学生对核心概念的理解。
全国审查
全国审查的结果表明，修订后的框架得到了绝大多数专家的认可，最终版本的概念元素减少到31个，并进一步优化了语言表达。
结论与意义
该研究提出的CE框架为生物学本科课程的改革提供了详细的指导工具，帮助教育者设计学习目标、开发教学材料和评估工具。此外，框架的跨学科和跨尺度特性使其能够应用于不同生物学子领域的课程中，帮助学生建立更系统的知识网络。该框架还为院系评估课程的核心概念覆盖情况提供了标准，有助于推动生物学本科教育的整体改革。
研究亮点
1. 创新性框架
CE框架是首个详细分解“Vision and Change”核心概念的工具，填补了现有文献的空白。
广泛参与
框架的构建和审查过程涉及了来自全美的60多位生物学专家，确保了其科学准确性和实用性。
应用价值
该框架不仅适用于课程设计，还可用于评估学生的学习成果，帮助院系进行课程改革。
其他有价值的内容
本文还详细介绍了如何将CE框架应用于教学材料的开发、学习目标的制定和课程的评估，并提供了具体的案例和表格，帮助读者更好地理解和应用该框架。例如，研究人员展示了如何将框架用于设计生物学现象的教学活动，并提供了多个跨课程的学习目标示例。